KR20150033294A - 도파관과 마이크로 스트립 라인의 연결 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 도파관과 마이크로 스트립 라인의 연결 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 도파관과 마이크로 스트립 라인을 연결하기 위한 복수개의 연결 장치가 상호 인접하게 배열되어야 할 경우 발생되는 간섭을 방지할 수 있는 도파관과 마이크로 스트립 라인의 연결 장치에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 실린더 형상의 측벽을 구비하는 도파관, 일측면에 금속면이 형성되고 반대측면에 마이크로 스트립 라인이 형성되는 유전체 기판, 상기 마이크로 스트립 라인으로부터 180도 위상 지연을 갖도록 절곡되는 연결부, 상기 연결부의 일단에 형성되고, 상기 도파관의 횡단면 중심에 위치하는 공진 패치 및 상기 유전체 기판 하측의 금속면과 상면 사이에 상기 도파관의 길이 방향과 평행하도록 복수개 배치되고, 상기 금속면과 상기 도파관을 전기적으로 연결하는 비아 펜스를 포함하는 것을 특징으로 하는 도파관과 마이크로 스트립 라인의 연결 장치를 제공한다.

Description

도파관과 마이크로 스트립 라인의 연결 장치{WAVEGUIDE TO MICROSTRIP LINE COUPLING APPARATUS}

본 발명은 도파관과 마이크로 스트립 라인의 연결 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 도파관과 마이크로 스트립 라인을 연결하기 위한 복수개의 연결 장치가 상호 인접하게 배열되어야 할 경우 발생되는 간섭을 방지할 수 있는 도파관과 마이크로 스트립 라인의 연결 장치에 관한 것이다.

일반적으로 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이 유전체(10) 위에 구성된 마이크로 스트립 라인(11)과 도파관(20)을 전기적으로 연결하는 장치가 구비된다. 이때 복수개의 비아(12)들이 함께 배치된다. 상기 유전체(10)의 하부면(13)은 도체로 이루어지며, 반대측면은 동작 주파수에서 공진하는 마이크로 스트립 패치(30)로 이루어진다. 또한 상기 마이크로 스트립 라인(11)과 도파관(20) 사이에 소정 간격을 갖는 개구(40)가 형성된다.

여기서 상기 도파관과 마이크로 스트립 라인을 연결하기 위한 연결 장치가 복수개 구비되고 상기 연결 장치가 상호 인접하게 배열되어야 하는 경우에는 상호 간섭이 발생되는 문제점을 내포한다.

미국공개특허 20080266196 A1

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 도파관과 마이크로 스트립 라인을 연결하기 위한 연결 장치가 복수개 구비되고 상기 연결 장치가 상호 인접하게 배열되어야 하는 경우에는 상호 간섭이 발생되는 것을 방지할 수 있는 도파관과 마이크로 스트립 라인의 연결 장치를 제공하는데 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 도파관과 마이크로 스트립 라인의 연결 장치는 실린더 형상의 측벽을 구비하는 도파관, 일측면에 금속면이 형성되고 반대측면에 마이크로 스트립 라인이 형성되는 유전체 기판, 상기 마이크로 스트립 라인으로부터 180도 위상 지연을 갖도록 절곡되는 연결부, 상기 연결부의 일단에 형성되고, 상기 도파관의 횡단면 중심에 위치하는 공진 패치 및 상기 유전체 기판 하측의 금속면과 상면 사이에 상기 도파관의 길이 방향과 평행하도록 복수개 배치되고, 상기 금속면과 상기 도파관을 전기적으로 연결하는 비아 펜스를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 연결부는 상기 마이크로 스트립 라인의 단부로부터 직각 방향으로 분기되는 분기부 및 상기 분기부의 양단에 상기 마이크로 스트립 라인의 길이 방향을 따라 연장 형성되는 한 쌍의 연장부를 포함하고, 상기 공진 패치는 상기 한 쌍의 연장부에 연결되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 공진 패치는 타원형상으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 공진 패치는 복수개로 분절되는 형상으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 공진 패치는 다각형 형상으로 형성되고, 내부에 천공되는 슬롯을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 도파관의 외측벽 및 내측벽의 횡단면 형상은 라운드 형상인 것을 특징으로 한다.

또한, 실린더 형상의 측벽을 구비하는 도파관;

한편, 일측면에 금속면이 형성되고 반대측면에 마이크로 스트립 라인이 형성되는 유전체 기판, 상기 마이크로 스트립 라인으로부터 위상 지연을 갖도록 만곡되는 연결부, 상기 연결부의 일단에 형성되고, 상기 도파관의 횡단면 중심에 위치하는 공진 패치 및 상기 유전체 기판 하측의 금속면과 상면 사이에 상기 도파관의 길이 방향과 평행하도록 복수개 배치되고, 상기 금속면과 상기 도파관을 전기적으로 연결하는 비아 펜스를 포함하되, 상기 마이크로 스트립 라인이 상기 공진 패치와 연결되고, 상기 공진 패치의 다른 부분을 상기 마이크로 스트립 라인의 외주면 상에 우회하여 연결하도록 만곡되는 지연부를 포함할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 도파관과 마이크로 스트립 라인의 연결 장치에 의하면, 도파관과 마이크로 스트립 라인을 연결하기 위한 복수개의 연결 장치가 상호 인접하게 배열되어야 할 경우 발생되는 간섭을 방지할 수 있는 효과를 갖는다.

도 1은 종래기술에 의한 도파관과 마이크로 스트립 라인의 연결 장치를 나타낸 단면도이다.
도 2는 도 1의 종단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 의한 도파관과 마이크로 스트립 라인의 연결 장치가 적용된 안테나와 RF모듈의 구성을 나타낸 것이다.
도 4는 도 3의 구성에서 안테나 및 RF의 포트가 복수개 적용된 것을 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 의한 도파관과 마이크로 스트립 라인의 연결 장치를 나타낸 종단면도이다.
도 6은 도 5의 횡단면도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 의한 도파관과 마이크로 스트립 라인의 연결 장치를 나타낸 횡단면도이다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 의한 도파관과 마이크로 스트립 라인의 연결 장치를 나타낸 횡단면도이다.
도 9는 본 발명의 제4 실시예에 의한 도파관과 마이크로 스트립 라인의 연결 장치를 나타낸 횡단면도이다.
도 10은 본 발명의 제5 실시예에 의한 도파관과 마이크로 스트립 라인의 연결 장치를 나타낸 횡단면도이다.
도 11은 본 발명의 제6 실시예에 의한 도파관과 마이크로 스트립 라인의 연결 장치를 나타낸 횡단면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 3은 차량용 밀리미터 레이더의 구성요소중 안테나와 RF 모듈의 구성을 나타낸 것이고, 도 4는 도 3의 구성에서 안테나 및 RF의 포트가 복수개 적용된 구조를 나타낸 것이다. 도 3 및 도 4에서 안테나(A)는 전자기파를 원하는 방향으로 송신 및 수신하는 역할을 하며, RF 모듈은 레이더에 이용되는 밀리미터파의 신호를 송신 또는 수신하는 역할을 한다. 이때 안테나(A)는 도 3과 같이 도파관의 급전선으로 구성되고 RF 모듈은 마이크로 스트립 라인의 급전선으로 구성된다. 따라서 이들의 연결을 위한 장치가 요구된다. 도 4는 실제 레이더로 도 3의 구성이 적용된 예를 나타낸다. 이때 단일 송신부와 복수개의 수신부로 이루어진 구성을 나타낸다.

도 5는 본 발명의 제1 실시예에 의한 도파관과 마이크로 스트립 라인의 연결 장치를 나타낸 종단면도이고, 도 6은 도 5의 횡단면도이다. 도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이 본 발명의 제1 실시예에 의한 도파관과 마이크로 스트립 라인의 연결 장치는 도파관(110)의 길이 방향 하단에서 유전체 기판(120)의 상단에 배치되는 마이크로 스트립 라인(130)이 연결된다. 이때 상기 마이크로 스트립 라인(130)을 연결하기 위하여 대략 'L' 모양으로 절곡된 형상으로 180도 위상지연을 연결부(131, 132, 133)가 형성되고 그 단부에 공진 패치(140)가 연결된다. 상기 공진 패치(140)는 도 6에 나타낸 바와 같이 도파관(110)의 횡단면의 중심에 위치하도록 하며, 상기 도파관(110)의 일부에는 개구부(111)가 형성됨으로써 상기 마이크로 스트립 라인(130)이 연결될 수 있는 통로를 구비한다. 또한 상기 도파관(110)과 유전체 기판(120)의 하단에 위치한 금속면(122)은 그 사이에 상기 도파관(110)과 평행한 방향으로 직립되도록 개재되는 복수의 비아 펜스(150)를 이용하여 전기적으로 연결된다.

상기 연결부(131, 132, 133)는 상기 마이크로 스트립 라인(130)의 단부로부터 직각 방향으로 분기되는 분기부(132), 상기 분기부(132)의 양단에 상기 마이크로 스트립 라인(130)의 길이 방향을 따라 연장 형성되는 한 쌍의 연장부(131, 133)를 포함하며, 상기 공진 패치(140)는 상기 한 쌍의 연장부(131, 133)에 연결된다. 즉 상기 한 쌍의 연장부(131, 133)에 의해 운용 주파수에서 공진하는 공진 패치(140)에 서로 연결되어 분배되도록 한다.

이때 상기 분기부(132)와 연장부(133)의 전기적 길이는 다른 연장부(131)에 대비하여 운용 주파수의 중심 주파수 부근에서 마이크로 스트립 라인(130)의 관내 파장의 0.5배의 정수배의 길이를 갖는 것을 특징으로 한다. 이것은 마이크로 스트립 라인(130)의 종단의 공진하는 공진 패치(140)를 도파관(110)의 TE10 모드를 동작시키기 위함이다. 또한 임피던스 정합을 위하여 공진 패치(140)와 연결되는 연장부(131, 133) 간의 간격을 조정할 수 있다.

도 7은 본 발명의 제2 실시예에 의한 도파관과 마이크로 스트립 라인의 연결 장치를 나타낸 횡단면도이다. 도 7에 도시한 바와 같이 제2 실시예에 의한 연결 장치(200)는 마이크로 스트립 라인(230) 종단의 공진 패치(240)을 구비하되 제1 실시예에 나타난 바와 같은 사각형 대신 원형, 타원형 또는 그 외의 유사한 형상으로 형성할 수 있다.

도 8은 본 발명의 제3 실시예에 의한 도파관과 마이크로 스트립 라인의 연결 장치를 나타낸 횡단면도이다. 도 8에 도시한 바와 같이 제3 실시예에 의한 연결 장치(300)는 마이크로 스트립 라인(330) 종단의 공진 패치(340, 341)가 각각 분절되는 복수개의 공진 패치(340, 341)가 적용될 수 있다.

도 9는 본 발명의 제4 실시예에 의한 도파관과 마이크로 스트립 라인의 연결 장치를 나타낸 횡단면도이다. 도 9에 도시한 바와 같이 제4 실시예에 의한 연결 장치(400)는 마이크로 스트립 라인(430) 종단의 공진 패치(440)가 소정 길이를 갖도록 천공되는 슬롯(441)을 포함할 수 있다.

도 10은 본 발명의 제5 실시예에 의한 도파관과 마이크로 스트립 라인의 연결 장치를 나타낸 횡단면도이다. 도 10에 도시한 바와 같이 제5 실시예에 의한 연결 장치(500)는 도파관(530)의 외측벽 및 내측벽의 횡단면 형상이 라운드 형상을 갖도록 형성할 수 있다.

도 11은 본 발명의 제6 실시예에 의한 도파관과 마이크로 스트립 라인의 연결 장치를 나타낸 횡단면도이다. 도 11에 도시한 바와 같이 제6 실시예에 의한 연결 장치(600)는 마이크로 스트립 라인(630)이 전기적 지연 효과를 목적으로 임의의 형태로 이루어질 수 있다. 즉 마이크로 스트립 라인(630)이 공진 패치(640)의 일부와 연결되고 공진 패치(640)의 다른 부분을 상기 마이크로 스트립 라인(630)이 외주면 상에 우회하여 연결하도록 만곡되는 지연부(632)가 구비될 수 있다.

이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시 예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.

100, 200, 300, 400, 500, 600: 연결 장치
110, 210, 310, 410, 510, 610: 도파관
111, 211, 311, 411, 511, 611: 개구부
120, 220, 320, 420, 520, 620: 유전체 기판
122: 금속면
130, 230, 330, 430, 530, 630: 마이크로 스트립 라인
131, 133, 231, 233, 331, 333, 431, 433, 531, 533, 631: 연장부
132, 232, 332, 432, 532: 분기부
140, 240, 340, 341, 440, 540, 640: 공진 패치
150, 250, 350, 450, 550, 650: 비아 펜스
441: 슬롯
632: 지연부

Claims (8)

1. 실린더 형상의 측벽을 구비하는 도파관;
   일측면에 금속면이 형성되고 반대측면에 마이크로 스트립 라인이 형성되는 유전체 기판;
   상기 마이크로 스트립 라인으로부터 180도 위상 지연을 갖도록 절곡되는 연결부;
   상기 연결부의 일단에 형성되고, 상기 도파관의 횡단면 중심에 위치하는 공진 패치; 및
   상기 유전체 기판 하측의 금속면과 상면 사이에 상기 도파관의 길이 방향과 평행하도록 복수개 배치되고, 상기 금속면과 상기 도파관을 전기적으로 연결하는 비아 펜스를 포함하는 것을 특징으로 하는 도파관과 마이크로 스트립 라인의 연결 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 연결부는 상기 마이크로 스트립 라인의 단부로부터 직각 방향으로 분기되는 분기부; 및
   상기 분기부의 양단에 상기 마이크로 스트립 라인의 길이 방향을 따라 연장 형성되는 한 쌍의 연장부를 포함하고,
   상기 공진 패치는 상기 한 쌍의 연장부에 연결되는 것을 특징으로 하는 도파관과 마이크로 스트립 라인의 연결 장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 공진 패치는 타원형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 도파관과 마이크로 스트립 라인의 연결 장치.
4. 제2항에 있어서,
   상기 공진 패치는 복수개로 분절되는 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 도파관과 마이크로 스트립 라인의 연결 장치.
5. 제2항에 있어서,
   상기 공진 패치는 다각형 형상으로 형성되고, 내부에 천공되는 슬롯을 포함하는 것을 특징으로 하는 도파관과 마이크로 스트립 라인의 연결 장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 도파관의 외측벽 및 내측벽의 횡단면 형상은 라운드 형상인 것을 특징으로 하는 도파관과 마이크로 스트립 라인의 연결 장치.
7. 실린더 형상의 측벽을 구비하는 도파관;
   일측면에 금속면이 형성되고 반대측면에 마이크로 스트립 라인이 형성되는 유전체 기판;
   상기 마이크로 스트립 라인으로부터 위상 지연을 갖도록 만곡되는 연결부;
   상기 연결부의 일단에 형성되고, 상기 도파관의 횡단면 중심에 위치하는 공진 패치; 및
   상기 유전체 기판 하측의 금속면과 상면 사이에 상기 도파관의 길이 방향과 평행하도록 복수개 배치되고, 상기 금속면과 상기 도파관을 전기적으로 연결하는 비아 펜스를 포함하는 것을 특징으로 하는 도파관과 마이크로 스트립 라인의 연결 장치.
8. 제7항에 있어서,
   상기 마이크로 스트립 라인이 상기 공진 패치와 연결되고, 상기 공진 패치의 다른 부분을 상기 마이크로 스트립 라인의 외주면 상에 우회하여 연결하도록 만곡되는 지연부를 포함하는 것을 특징으로 하는 도파관과 마이크로 스트립 라인의 연결 장치.

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